RU1786106C

RU1786106C - Steel-making vessel

Info

Publication number: RU1786106C
Application number: SU894774553A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Васильевич Гуляев
Original assignee: А.В.Гул ев
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1993-01-07

Abstract

Использование: в металлургии при производстве и рафинировании металла, переработке пылевидных отходов, шлаковых смесей. Сущность изобретени : сталеплавильный агрегат содержит футерованную емкость 1, головку 2, установленную на нее сверху, шлаковую летку 7, сообщающуюс с полостью 3 головки. Агрегат снабжен упругим уплотнением 5, установленным на футерованную емкость 1. Головка соединена с футерованной емкостью 1 упругим уплотне нием 5 с возможностью вертикального перемещени . Шлакова летка 7 введена в полость 3 головки через днище емкости 1. Упругое уплотнение 5 отделено от рабочего пространства 4 теплозащитным экраном 6, жестко соединенным с головкой 2. и выполнено в виде эластичной оболочки или в виде телескопического соединени . 4 з.п. ф-лы, 1 ил. : --.--« - ----- .--- ;--Usage: in metallurgy in the production and refining of metal, processing of pulverized waste, slag mixtures. SUMMARY OF THE INVENTION: a steelmaking unit comprises a lined container 1, a head 2 mounted on top of it, a slag notch 7 in communication with the cavity 3 of the head. The unit is equipped with an elastic seal 5 mounted on a lined container 1. The head is connected to the lined container 1 by an elastic seal 5 with the possibility of vertical movement. The slag notch 7 is inserted into the head cavity 3 through the bottom of the container 1. The elastic seal 5 is separated from the working space 4 by a heat shield 6, rigidly connected to the head 2. and made in the form of an elastic shell or in the form of a telescopic connection. 4 s.p. f-ly, 1 ill. : --.-- "- ----- .---; -

Description

Изобретение относитс к металлургии и может быть использовано дл производства и рафинировани металла, переработки пылевидных уносов, шлаковых отвалов, а так- . же дл уменьшени отрицательного 5 воздействи этих процессов на обслуживающий персонал и окружающую среду.The invention relates to metallurgy and can be used for the production and refining of metal, the processing of pulverized ash, slag dumps, and so on. to reduce the negative 5 impact of these processes on the operating personnel and the environment.

Наиболее близким по технологической и конструктивной сущности к предлагаемому устройству вл етс САНД. .ЮThe closest in technological and structural essence to the proposed device is SAND. .YU

САНД состоит из нескольких одинаковых агрегатов, соединенных между собой в технологическую линию. Каждый агрегат содержит футерованную емкость и введенную в нее головку (колокол) со сквозной верти- 15 кальной полостью, при этом головка жесткоSAND consists of several identical units, interconnected in a production line. Each unit contains a lined container and a head (bell) inserted into it with a through vertical cavity, and the head is rigidly

и герметично соединена с футерованной емкостью , а шлакова летка сообщена с полостью головки над емкостью. .and hermetically connected to the lined tank, and the slag taphole is communicated with the head cavity above the tank. .

Конструкци агрегата проста, позвол - 20 ёт вести непрерывный процесс рафинировани металла в услови х объемного противотока взаимодействующих фаз, эффективно использовать жидкую фазу (расплав ) дл фильтрации газообразной (дыма). 25The design of the unit is simple, it allows 20 to conduct a continuous process of metal refining under conditions of a volume countercurrent of interacting phases, and it is efficient to use the liquid phase (melt) to filter gaseous (smoke). 25

Однако при необходимости изменени давлени газа в рабочем пространстве агрегата , герметизируемом расплавом,возникают зйачитёльныё тр удНостй, св зайные с необходимостью изменени объемного ве- 30 са расплава, наход щегос в сообщенной с рабочим пространством полости головки и выполн ющего функции гидравлического затвора дл газа в этом пространстве, путемHowever, if it is necessary to change the gas pressure in the working space of the unit, sealed by the melt, there arise an interesting three times related to the need to change the volumetric weight of the melt 30 located in the head cavity in communication with the working space and acting as a hydraulic shutter for the gas in this space by

изменени интенсивности продувки рас- 35 плава в полости головки или изменени соотношени металл-шлак в этой полости, что не всегда осуществимо. changes in the intensity of melt blowing in the head cavity or changes in the metal-slag ratio in this cavity, which is not always feasible.

Цель изобретени - обеспечить возможность оперативного изменени давле- 40 ни газа в рабочем пространстве arperafa иThe purpose of the invention is to provide the ability to quickly change the pressure 40 of gas in the working space arperafa and

за счет этого повысить производительностьthereby increase productivity

агрегата, эффективность осуществл емогоunit efficiency

в нем процесса. : ; . 1Г . Поставленна цель достигаетс тем, что 45 агрегат, содержащий футерованную ем- : кость, головку, установленную на нее сверху , и шлаковую летку, сообщенную; полостью головки, снабжен упругим уплотнением , установленным на футерованную 50 in it is the process. :; . 1G. The goal is achieved in that 45 units comprising a lined tank: a bone, a head mounted on top of it, and a slag notch communicated; cavity of the head, equipped with an elastic seal mounted on the lined 50

емкость, при этом головка соединена по-: Средством упругого уплотнени , а шлакова летка введена в полость головки через днище емкости. . .-....- 55. Упругое уплотнение отделено от рабочего пространства теплозащитным экраном , жестко соединенным с головкой.the container, while the head is connected by: Means of elastic sealing, and the slag notch is introduced into the cavity of the head through the bottom of the container. . .-....- 55. The elastic seal is separated from the working space by a heat shield that is rigidly connected to the head.

Упругое уплотнение выполнено в виде эластичной оболочки, телескопического илиThe elastic seal is made in the form of an elastic shell, telescopic or

другого газонепроницаемого соединени с измен емой высотой.another gas tight connection with a variable height.

Предлагаемый агрегат схематично изображен на чертеже, где показан его продольный разрез.The proposed unit is schematically depicted in the drawing, which shows a longitudinal section thereof.

На футерованную емкость 1 установлена головка 2 со сквозной полостью 3, образующа с внутренней поверхностью емкости рабочее пространство 4 агрегата. Предпочтительна форма, поперечного сечени емкости и головки - круг. Дл упор доченной подачи газа (дыма) из рабочего пространства 4 в полость 3 головки на ее нижнем горизонтально расположенном торце могут быть предусмотрены неглубокие каналы,направленные тангенциально к внутренней поверхности головки, что позвол ет сообщать расплаву в емкости вращательное движение в горизонтальной плоскости (не показано). При помощи упругого уплотнени 5(эластичной оболочки,телескопического или др1. соединени с измен емой высотой) головка герметично соединена с емкостью с возможностью вертикального перемещени , дл чего предусмотрен электрический или др. привод (не показан). Дл защиты уплотнени 5 от теплового разрушени к головке жестко присо- единен экран 6, .выполненный из огнеупорного материала, высота которого превышаетвысотууплотнени . Высота нижней части головки, введенной в емкость 1, определ ет высоту рабочего пространства 4 и выбираетс из услови обеспечени эффективный тепловой работы агрегата. Шла- кова летка 7 введена в полость 3 головки снизу через днище емкости 1 на установленную высоту с учетом того, что рассто ние от нижнего торца головки до верхнего торца шлаковой летки (до порога сливных желобов 8, которые могут быть установлены у верхнего торца шлаковой летки дл организации струи шлака в полости летки) соответствует высоте сло расплава в полости 3 головки, выполн ющего функции гидравлического затвора дл газа, наход щегос в рабочем пространстве агрегата и определ ющего давление газа в этом пространстве, а также функции фильтра дл дыма, поступающего из емкости 1 в полость 3 головки, сообщенную с газортвод щим трактом (устройствами дл утилизации тепла, газоочисткой). Такое расположение шлаковой летки в отличие от аналога позвол ет до более низких значений уменьшить давление газа в рабочем пространстве агрегата, улучшить услови шлакоудалени , шлакопереработки, газоочистки утилизации тепла продуктов процесса.A head 2 with a through cavity 3 is installed on the lined container 1, forming the working space 4 of the unit with the inner surface of the container. The preferred shape, the cross section of the container and head is a circle. In order to orderly supply gas (smoke) from the working space 4 to the cavity 3 of the head, shallow channels can be provided at its lower horizontally located end directed tangentially to the inner surface of the head, which allows the melt in the vessel to be rotated in a horizontal plane (not shown ) By means of an elastic seal 5 (elastic shell, telescopic or other height-adjustable joints), the head is hermetically connected to the container with the possibility of vertical movement, for which an electric or other drive (not shown) is provided. To protect the seal 5 from thermal damage, a shield 6 made of refractory material, the height of which exceeds the height of the seal, is rigidly attached to the head. The height of the lower part of the head introduced into the container 1 determines the height of the working space 4 and is selected from the condition of ensuring efficient thermal operation of the unit. Slag groove 7 is introduced into the cavity 3 of the head from below through the bottom of the tank 1 to a specified height, taking into account the fact that the distance from the lower end of the head to the upper end of the slag notch (to the threshold of the drain troughs 8, which can be installed at the upper end of the slag for organizing a slag stream in the cavity of the notch) corresponds to the height of the melt layer in the cavity 3 of the head, which acts as a hydraulic shutter for gas located in the working space of the unit and determines the gas pressure in this space, as well as and a filter for smoke coming from the container 1 into the cavity 3 of the head in communication with the gas supply path (heat recovery devices, gas purification). Such an arrangement of the slag tap hole, in contrast to the analogue, allows reducing gas pressure in the working space of the unit to lower values, improving the conditions of slag removal, slag processing, and gas cleaning of heat recovery of process products.

Дл предотвращени попадани в шлаковую летку компонентов шихты, например расплава, подаваемого в емкость 1 по ме- таллопроводу 9, над шлаковой леткой соос- но с ней установлен конус 10, выполненный из огнеупорного материала. Этот конус может быть использован также дл дисперги- ровани расплава и перекрыти шлаковой летки (частично или полностью) с целью регулировани расхода шлака в полость 3 головки . С этой целью конус соединен с приводами его горизонтального вращени и вертикального перемещени (не показано).In order to prevent the components of the mixture, for example, the melt fed into the tank 1 through the metal wire 9, from entering the slag notch, a cone 10 made of refractory material is installed coaxially with the notch notch. This cone can also be used to disperse the melt and overlap the slag notch (partially or completely) in order to control the flow of slag into the cavity 3 of the head. For this purpose, the cone is connected to the drives of its horizontal rotation and vertical movement (not shown).

Дл подачи реагентов в емкость в ее днище установлены фурмы 11 (при необходимости , фурмы могут быть установлены в стенке емкости или в головке 2). Металл из емкости сливают через выпускное отверстие 12, Теплова работа агрегата обеспечиваетс электродами или/и плазмотровами 13, установленными в головке в герметизируемых отверсти х. Поперечные размеры емкости, головки и шлаковой летки практически ничем не ограничены и выбираютс из услови обеспечени наиболее эффективной организации тепломассообменных процессов . Основные элементы агрегата головка, конус, экран и др.) могут быть выполненными охлаждаемыми.To supply reagents to the tank, tuyeres 11 are installed in its bottom (if necessary, tuyeres can be installed in the wall of the tank or in the head 2). Metal is drained from the tank through the outlet 12. The thermal operation of the unit is provided by electrodes and / or plasma torches 13 installed in the head in the sealed openings. The transverse dimensions of the tank, head and slag tap hole are practically unlimited and are selected from the condition of ensuring the most efficient organization of heat and mass transfer processes. The main elements of the unit head, cone, screen, etc.) can be made cooled.

Предлагаемый агрегат может работать как в периодическом, так и в непрерывном режимах.The proposed unit can operate in both periodic and continuous modes.

Работа агрегата в периодическом режиме .Unit operation in periodic mode.

По металлопроводу 9 заливают в емкость 1 установленное количество рафинируемого металла (возможно и шлака). Поскольку в емкость 1 подают через фурмы 11 (плазмотроны 13) газ под давлением заведомо большем, чем максимально возможное , создаваемое слоем расплава в полости 3 головки, уровень расплава в емкости 1 никогда не превысит уровн нижнего торца головки 2, при этом граница раздела шлак- металл, в зависимости от услови осуществл емого технологического процесса, может располагатьс ниже этого торца (показано на чертеже), на уровне или выше этого торца. Вывод т системы агрегата на рабочий режим, обеспечивающий заданную корость нагрева и рафинировани метала . Подаваемые через фурмы 11 и плазмотроны 13 реагенты взаимодействуют с расплавом. Образующиес при этом шлак и ым поступают в полость 3 головки. Уровень шлака в этой полости возрастает, пока не остигнет верхнего торца шлаковой летки порога желобов 8), после чего шлак начинат самотеком поступать в шлаковую летку 7. Выход щий из емкости 1 дым взаимодействует в полости 3 со шлаком, вспенива его, при этом твердые ча стицы, содержащиес в дыме, ассимилируютс шлаком.Through a metal wire 9, a predetermined amount of refined metal (possibly slag) is poured into the tank 1. Since gas is supplied to tank 1 through tuyeres 11 (plasmatrons 13) under a pressure that is known to be higher than the maximum possible pressure created by the melt layer in head cavity 3, the melt level in tank 1 will never exceed the level of the lower end of head 2, while the slag interface metal, depending on the conditions of the process being carried out, may be located below this end (shown in the drawing), at or above this end. The unit systems are brought to an operating mode that provides a predetermined rate of heating and refining of metal. Reagents supplied through tuyeres 11 and plasmatrons 13 interact with the melt. The resulting slag and 3 enter the cavity of the 3 heads. The level of slag in this cavity increases until it reaches the upper end of the slag notch of the trough threshold 8), after which the slag begins to flow by gravity into the slag notch 7. The smoke leaving the tank 1 interacts with the slag in cavity 3, foaming it, and solid particles Particles contained in smoke are assimilated by slag.

Таким образом, в рассматриваемых ус- 5 лови х расплав в полости 3 выполн ет функции фильтра, что позвол ет существенно сократить выбросы пыли из агрегата, более полно использовать реакционную способность вдуваемых в него реагентов. ПриThus, in the conditions under consideration, the melt in cavity 3 functions as a filter, which allows one to significantly reduce dust emissions from the unit and make fuller use of the reactivity of the reagents injected into it. At

0 этом, чем больше толщина сло расплава в полости 3, тем больше степень очистки дыма , тем больше давление газа в рабочем пространстве 4 агрегата. Но повышенное давление газа в рабочем пространстве не0 this, the greater the thickness of the melt layer in the cavity 3, the greater the degree of purification of smoke, the greater the gas pressure in the working space 4 of the unit. But the increased gas pressure in the workspace does not

5 всегда желательно, так как может отрицательно сказатьс на эффективности осуществл емого технологического процесса. Поэтому возникает необходимость регулировать это давление.5 is always desirable, as it can adversely affect the efficiency of the process. Therefore, there is a need to regulate this pressure.

0 Дл уменьшени давлени в рабочем пространстве агре гата вклю чаютприводто- ловки 2 и вывод т ее из полости емкости 1, при этом рассто нйе мёжд кйжнйм гортдом головки и верхним торцом шлаковой летки0 To reduce the pressure in the working space of the unit, drive 2 is turned on and it is taken out of the cavity of the tank 1, while the distance between the main neck of the head and the upper end of the slag notch

5 уменьшаетс , а следовательно, уменьшаетс и высота запорного сло расплава в полости 3 головки, в результате чего уменьшаетс давление газа в рабочем пространстве 4. Таким образом давление газа в5 decreases, and consequently, decreases the height of the melt barrier layer in the head cavity 3, as a result of which the gas pressure in the working space 4 decreases. Thus, the gas pressure in

0 рабочем пространстве может быть уменьшено до атмосферного (когда уровни расплава в полост х 3 и 4 совпадут). Но так как слой расплава в полости 3 вл етс фильтром дл дыма, то его минимально допусти5 ма толщина определ етс из услови ; обеспечени выбросов из агрегата в окружающую среду, не превышающих предельно допустимых .0 the working space can be reduced to atmospheric (when the melt levels in cavities 3 and 4 coincide). But since the melt layer in cavity 3 is a smoke filter, its minimum allowable thickness is determined from the condition; providing emissions from the unit to the environment, not exceeding the maximum permissible.

При необходимости повышени давле0 ни газа в рабочем пространстве агрегата ввод т головку 2 в емкость 1, при этом высота запорного сло расплава в полости 3 (давление в рабочем пространстве 4) увеличиваетс до установленной величины (илиIf it is necessary to increase the gas pressure in the working space of the unit, the head 2 is introduced into the tank 1, while the height of the melt shut-off layer in the cavity 3 (pressure in the working space 4) increases to the set value (or

5 до упора головки в ограничитель, отличаю- щий привод ее перемещени ).5 to the stop of the head in the limiter, distinguishing the drive of its movement).

Когда параметры металла достигнут заданных , перевод т системы агрегата на холостой ,ход, разделывают выпускноеWhen the metal parameters reach the set, the transfer of the unit system to idle, stroke, cut the exhaust

0 отверстие 12 и плавку выпускают.0 hole 12 and the melting release.

Работа агрегата в непрерывном режимеUnit operation in continuous mode

практически ничем не отличаетс от работыpractically no different from work

в непрерывном режиме агрегата-аналога.in continuous mode of the unit-analogue.

Отличие заключаетс только в том, что пред5 лагаемое техническое решение позвол ет оперативно регулировать не только давление газа в рабочем пространстве, толщину сло расплава, фильтрующего дым, но и положение границы раздела шлак-металл относительно нижнего торца головки, что The difference lies only in the fact that the proposed technical solution allows you to quickly control not only the gas pressure in the working space, the thickness of the melt layer filtering smoke, but also the position of the slag-metal interface relative to the lower end of the head, which

также вл етс существенным технологическим параметром, Если эта граница расположена ниже нижнего торца головки (см. чертеж), процесс ведут под слоем жидкого шлака, толщина которого определ етс только рассто нием от поверхности металла до нижнего торца головкии не зависит от других факторов (скорости шлакообразовани , интенсивности продувки, расхода реагентов и др.). т.е. при оптимальной толщине сло шлака в емкости, что обеспечивает устойчивую работу электронагревательных устройств 13, повышает эффективность осуществл емого технологического процесса. Если нижний торец головки установлен на границе раздела шлак-металл, то независи мо от условий, отмеченных выше, представл етс возможным вести процесс с практически открытым зеркалом металла в емкости 1. Если же граница раздела находитс в полости 3 головки, то представл етс возможным не только вести процесс с открытым зеркалом металла в емкости 1, но и подавать реагенты из полости 4 под уро-; вень металла в полости 3. Така ситуаци весьма желательна дл повышени усвоени металлом раскислителей и легирующих, вводимых в рабочее пространство агрегата. Например, когда возникает необходимость легировать металл азотом, подаваемым через плазмотроны или фурмы. Усвоению азота в рассматриваемых услови х способствует непосредственный контакт ионизированного газа с жидким металлом, имеющий здесь место эффект газожидкостного трени (при прохождении газа между торцом головки и металлом), а также повышенное давление газа в рабочем пространстве агрегата..is also an essential technological parameter. If this boundary is located below the lower end of the head (see drawing), the process is carried out under a layer of liquid slag, the thickness of which is determined only by the distance from the metal surface to the lower end of the head and is independent of other factors (slag formation rate , purge intensity, reagent consumption, etc.). those. at the optimum slag layer thickness in the tank, which ensures the stable operation of electric heating devices 13, increases the efficiency of the technological process. If the lower end of the head is installed at the slag-metal interface, then regardless of the conditions noted above, it is possible to carry out the process with a practically open mirror of metal in the tank 1. If the interface is in the cavity 3 of the head, then it is not possible only to conduct the process with an open metal mirror in the tank 1, but also to supply reagents from the cavity 4 under the uro; the degree of metal in the cavity 3. This situation is highly desirable for increasing the assimilation of deoxidizers and alloying metals introduced into the working space of the unit by the metal. For example, when it becomes necessary to alloy a metal with nitrogen supplied through plasmatrons or tuyeres. The assimilation of nitrogen under the conditions under consideration is facilitated by direct contact of the ionized gas with the liquid metal, which has the effect of gas-liquid friction (when gas passes between the end of the head and the metal), as well as increased gas pressure in the working space of the unit ..

Новым свойством предложенного тех . нического решени вл етс также то, что при перемещении головки 2 в вертикальнойNew property proposed by those. A logical solution is also that when moving the head 2 in a vertical

плоскости высота рабочего пространства 4 остаетс неизменной, что упрощает управление нагревательными устройствами, обеспечивает устойчивую тепловую работуthe plane, the height of the working space 4 remains unchanged, which simplifies the control of heating devices, provides stable thermal work

агрегата.unit.

Предложенное техническое решение может быть использовано не только в черной , но ив цветной металлургии. И не только дл производства и рафинировани металла , но и дл переработки пылевидных отходов , шлаков по безотходной технологии с максимальной утилизацией тепла продуктов переработки и с минимальным отрицательным воздействием этих продуктов наThe proposed technical solution can be used not only in ferrous, but also in non-ferrous metallurgy. And not only for the production and refining of metal, but also for the processing of pulverized waste, slag using non-waste technology with maximum heat recovery of processed products and with minimal negative impact of these products on

обслуживающий персонал и окружающую среду.attendants and the environment.

Фор м,у ла изобретени Form m of the invention

Claims

1. Steelmaking unit containing a lined tank, a head mounted on top of it, a slag notch communicating with the head cavity, characterized in that, in order to increase the productivity of the unit and the efficiency of the process carried out in it, the steelmaking unit is additionally equipped with an elastic seal installed on the lined tank, while the head is connected to the lined tank by an elastic seal with the possibility of

vertical movement, and the slag notch is inserted into the head cavity through the bottom of the tank.

2. The assembly according to claim 1, characterized in that the elastic seal is separated from the working space by a heat shield that is rigidly connected to the head.

3. The unit according to claim 1, with the inclusion of the fact that the elastic seal is made in the form of an elastic shell.

4. The assembly according to claim 1, with the exception that the elastic seal is made in the form of a telescopic connection.